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海恩机电-地源热泵系统优化分析

点击数:5272016-11-01 08:48:15 

 通过对已有工程案例的经验数据分析,旨在阐明原理及应用特殊性等内容,重点针对地下土壤的热平衡理论,结合运行效果,提出增加辅助系统的混合式,以满足多个工程项目对的适用性及合理性要求。

    近年来随着国家节能环保相关政策出台,新型能源系统应用获得极大发展,因其受资源限制因素少,应用地域广,节能效果显着等优势,已在工业和民用领域获得广泛应用。以尤为突出,加之辅助系统的配合使用,使之成为替代传统能源系统的重要形式之一。

    GSHP)热源来自取之不尽用之不竭的浅层地表土壤。冬季通过室外地埋侧换热将大地中的低位热能提取出来,利用将温度提高,用于建筑供暖,同时将冷量蓄存于土壤中,以备夏用。夏季通过室内末端将建筑内热量借助转移至地下,实现建筑降温,同时蓄存热量与既存冷量形成动态平衡,充分发挥地下土壤蓄能作用,是一种维护环境绿色节能的系统形式。

    运行效果取决于室外地埋侧换热器的换热情况,通常其影响因素主要为土壤热平衡状况、自然环境条件、换热管内工作流体性质等。

  北方地区冬季寒冷供热负荷大于夏季供冷负荷,导致热泵从地下土壤的吸热量大于夏季向土壤的排热量,致使冷量积累土壤温度逐年降低,造成地源热泵机组蒸发器侧取热困难,蒸发温度供热量下降,同时压缩机耗电量提高,COP下降。通常,机组蒸发温度相对额定温度降低1℃,机组的制热功耗将增加3%

  对于南方地区夏季炎热空调冷负荷大于冬季供暖负荷,导致热泵向地下土壤的放热量大于冬季自土壤的吸热量,致使热量积累土壤温度逐年升高,造成地源热泵机组冷凝器侧放热困难,冷凝温度升高、制冷量下降,同时压缩机功率提高,EER下降。因此,维持地源热泵地下埋管换热器系统的吸、排热平衡是正常、高效运行的可靠保证。

    常见地埋管形式为水平埋管和垂直埋管,一般水平埋管埋深较浅,在地表1520m区域内,此深度范围的土壤受室外自然环境影响显着,呈现年变化季节分布,通常夏季时土壤换热系数要高于冬季值,但相对垂直埋管系统的换热系数要低。垂直埋管埋深多在80100m,土壤温度波动很小,基本恒定,可按照高于历年平均温度1.5℃计算,根据实际工程经验,当冬夏负荷相差较多时,很容易造成热量失衡,导致土壤换热效果变差,为保证系统稳定需要采取辅助系统,解决热量失衡问题,至此类似系统称为混合式。

    常用方法为太阳能集热器辅助加热(适用于北方地区,多用于提供生活热水)、冷却塔辅助散热(适用于南方地区)、电锅炉辅助加热(适用于小规模冬季极寒系统),混合式建设初期投资成本增加,但与单独的GSHP相比,具有调节灵活和运行费降低等优点。

    目前常用经软化的自来水作为的工作流体,水是理想载热流体,适用工况多,热熔性好,气液相态区间温度可满足多种用途。在南方地区,土壤温度较高,换热管内水温在OC以上,不存在冻结可能,无需考虑防冻。在北方地区,由于地下埋管进水温度较低,换热效果差将导致换热管内水的冻结危险,即使在最初设计中无具体说明,根据系统运行效果,一旦出现以上情况,需要及时添加防冻剂。选择防冻剂的原则为:使用安全、无毒、无腐蚀性、导热性好、成本低、寿命长等特点。添加防冻剂后的介质动力粘度增大,使得流动状态维持难度加大。经计算在相同管径、相同流速下,其雷诺数大小依次为水——CaCl水溶液——乙二醇水溶液,其临界流速比为12.122.45。紊流和层流为流体两种不同的两种流动状态,所谓临界状态即为Re(雷诺数)=2000时的流动情况。当Re(雷诺数)>2000时,为紊流,此状态下换热系数大效果好,由以上临界流速比可知,采用CaCl和乙二醇水溶液时,为保证管内的紊流流动,与水相比需采用大的流速和流量,即运动阻力较大。

创立于2006年,是一家专业从事、设计、安装、维修、技术咨询的服务公司。专注于企业办公楼、车间、超市、商铺、会所等商业场所中央空调与通风系统的设计、安装与维护。另有专业从事处理室内空气污染等问题,为您打造一个健康舒适的生活环境。

                            

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